Плоские железобетонные покрытия. Балки покрытия. Типы балок. Пролеты балок, типы поперечных сечений, назначение их размеров.
Балки покрытий могут иметь пролеты 12 и 18 м, а в отдельных конструкциях и 24 м. Очертание верхнего пояса при двускатном покрытии может быть трапециевидным с постоянным уклоном (а), ломаным (б) или криволинейном (в).
Балки односкатного покрытия выполняют с параллельными поясами (г) или ломанным нижним поясом (д). Балки плоского покрытия выполняют с параллельными поясами (е).
Шаг балок покрытий 6 или 12 м.
Наиболее экономичное поперечное сечение балок покрытий – двутавровое со стенкой, толщину которой (60…100 мм) устанавливают главным образом из условия размещения арматурных каркасов, обеспечения прочности и трещиностойкости.
У опор толщина стенки плавно увеличивается и устраивается уширение в виде вертикального ребра жесткости.
Стенки балок в средней части пролета, где поперечные силы незначительны, могут иметь отверстия круглой или многоугольной формы, что несколько уменьшает расход бетона, создает технологические удобства для сквозных проводок и различных коммуникаций.
Высоту
сечения балок в середине пролета
принимают
Высоту сечения двускатной трапециевидной балки в середине пролета определяют уклон верхнего пояса 1:12 и типовой размер высоты сечения на опоре (800 или 900 мм).
В балках с ломаным очертанием верхнего пояса благодаря несколько большему уклону верхнего пояса в крайней четверти пролета достигается большая высота сечения в пролете при сохранении типового размера – высоты сечения на опоре.
Балки с криволинейным верхним поясом приближаются по очертанию к эпюре изгибающих моментов и теоретически несколько выгоднее по расходу материала; однако усложнённая форма повышает стоимость их изготовления.
Ширину
верхней сжатой полки балки для обеспечения
устойчивости при транспортировании и
монтаже принимают
.
Ширину нижней полки для удобного
размещения продольной растянутой
арматуры – 250…300 мм.
Двускатные балки выполняют из бетона класса В25…В40 и армируют напрягаемой проволочной, стержневой и канатной арматурой.
При армировании высокопрочной проволокой ее располагают группами по 2 шт. в вертикальном положении, что создает удобства для бетонирования балок в вертикальном положении.
Стенку балки армируют сварными каркасами, продольные стержни которых являются конструктивными, а поперечные – расчетными, обеспечивающими прочность балки по наклонным сечениям.
Приопорные участки балок для предотвращения образования продольных трещин при отпуске натяжения арматуры (или для ограничения их раскрытия) усиливают дополнительными поперечными стрежнями, которые приваривают к стальным закладным деталям.
Повысить трещиностойкость приопорного участка можно созданием двухосного предварительного напряжения (натяжением также и поперечных стержней).
Двускатные балки двутаврового сечения для ограничения ширины раскрытия трещин, возникающих в верхней зоне при отпуске натяжения арматуры, целесообразно армировать также и конструктивной напрягаемой арматурой, размещаемой в уровне верха сечения на опоре.
Этим уменьшается эксцентриситет силы обжатия и предварительные растягивающие напряжения в бетоне верхней зоны.
Двускатные балки прямоугольного сечения с часто расположенными отверстиями условно называют решетчатыми балками.
Типовые решетчатые балки в зависимости от значения расчетной нагрузки имеют ширину прямоугольного сечения 200, 240 и 280 мм.
Для крепления плит покрытий в верхнем поясе балок всех типов заложены стальные детали.
Балки
покрытий рассчитывают как свободно
лежащие; нагрузки от плит передаются
через ребра. При пяти и более сосредоточенных
силах нагрузку заменяют на равномерно
распределенную. Для двускатной балки
расчетным оказывается сечение,
расположенное на расстоянии
Поперечную арматуру определяют из расчета прочности по наклонным сечениям.
Затем выполняют расчеты по трещиностойкости, прогибам, а также расчеты прочности и трещиностойкости на усилия, возникающие при изготовлении, транспортировании и монтаже. При расчете прогибов трапециевидных балок следует учитывать, что они имеют переменную жесткость по длине.
Балки двутаврового сечения экономичнее решетчатых по расходу арматуры на 15%, по расходу бетона на 13%. При наличии подвесных кранов и грузов расход стали увеличивается на 20…30%.